Как влияет удлинение крыла на подъемную силу и сопротивление?

Я знаю, что подобные вопросы есть во всем Интернете (и на этом сайте тоже), но есть одна вещь, которую я просто не могу понять, и ни одна из статей, которые я читал, не могла объяснить ее должным образом.

Согласно википедии, коэффициент аэродинамического сопротивления зависит от соотношения сторон следующим образом:

С Д "=" С Д 0 + ( С л ) 2 π е А р
Но когда я искал, почему это оказывает такое негативное влияние, я читал такие вещи, как «высокий AR создает более сильные вихри на концах крыльев, которые уменьшают подъемную силу» .
Но уменьшение подъемной силы уменьшает числитель выражения, так что фактически это должно УМЕНЬШАТЬ сопротивление. Есть ли С л как-то тоже зависит А р ? Если да, то зависимость также линейна или менее?

И еще одна вещь, которая поражает меня, - это утверждение, что крыло, которое охватывает всю ширину аэродинамической трубы, не создает индуктивного сопротивления, потому что у него нет законцовок крыла. Вы хотите сказать, что индуктивное сопротивление вызвано только законцовками крыла? Из рисунков на Насколько полное наше понимание подъемной силы? можно было бы подумать, что сопротивление является естественной частью подъемной силы и вызвано аэродинамическим профилем даже в 2D без учета законцовок крыла.

Подводя итог, не могли бы вы правильно объяснить мне:

  1. Как соотношение сторон влияет на индуктивное сопротивление, почему AR в знаменателе
  2. Как это влияет на подъем
  3. Что на самом деле происходит на кончиках крыльев
  4. Что происходит в аэродинамической трубе на крыле, которое охватывает всю его ширину
низкий аспект создаст более сильные вихри для данной площади крыла. Здесь есть хорошая и плохая информация, но со временем она разбирается. Насколько я понимаю, индуктивное сопротивление вызвано увеличением угла атаки для создания подъемной силы. Это также увеличивает сопротивление, поэтому к CDo добавляется индуцированное сопротивление. Надеюсь, информация здесь поможет разобраться.

Ответы (2)

Ваша подозрительность ведет вас в правильном направлении. Многое из того, что вы читаете в Интернете об индуктивном сопротивлении, по меньшей мере вводит в заблуждение, если не вопиюще неверно. Но это повторяют неаккуратные авторы, не задающие правильных вопросов.

Если вы читали такие вещи, как « высокий AR создает более сильные вихри на кончиках крыльев, которые уменьшают подъемную силу », вы пришли к такому совершенно неверному утверждению. Вводящая в заблуждение версия о том, что высокий AR создает более слабые вихри . Чтобы получить, надеюсь, лучшее объяснение, обратитесь к этому ответу .

Теперь к вашим вопросам:

  1. Как соотношение сторон влияет на индуктивное сопротивление, почему AR в знаменателе?

Удивительный ответ: именно подъемная сила на единицу пролета и величина, обратная квадрату скорости полета, определяют индуктивное сопротивление. Еще одно влияние - распределение подъемной силы по пролету, но соотношение сторон не играет роли. Посмотрите этот отличный ответ @DeltaLima для объяснения или этот для более длинного.

  1. Как это влияет на подъем?

Косвенно, за счет увеличения наклона кривой подъемной силы .

  1. Что на самом деле происходит на кончиках крыльев?

На верхней стороне всасывание направляет воздушный поток внутрь, поэтому воздух приобретает вращательную составляющую, и часть его обтекает наконечник снизу вверх. Из-за малой кривизны законцовки крыла этот вихрь имеет низкое давление в ядре (и позволяет воздуху рано конденсироваться), но в целом слаб и довольно незначителен. Настоящий висячий вихрь возникает в результате скручивания следа, но даже это не создает сопротивления.

  1. Что происходит в аэродинамической трубе на крыле, которое охватывает всю его ширину?

Пожалуйста, прочтите ответы на этот вопрос .

У меня дополнительный вопрос. Вы написали : «Больший размах крыла позволяет захватывать больше воздуха для создания подъемной силы» . Это означает, что при более низком AR больше воздуха «просачивается» через кончики и не участвует в создании подъемной силы. Но он все равно участвует в создании сопротивления, почему? Связанные ответы просто играют с преобразованием уравнения, чтобы математически показать отношения. Но я больше ищу ответа, ПОЧЕМУ уравнение выглядит именно так. Допустим, я хочу сохранить общую площадь крыла такой же. Почему низкий AR отрицательно влияет на сопротивление, почему утечка воздуха не создает подъемной силы, но все же создает индуктивное сопротивление?
Кроме того, когда они разбивают уравнение и показывают, что индуктивное сопротивление на самом деле зависит от размаха, мне интересно, что произойдет, если я увеличу площадь крыла по хорде. Почему увеличение площади по размаху уменьшает индуктивное сопротивление, а увеличение площади по хорде - нет?
@ Youda008: Нет воздуха, который создает только подъемную силу или сопротивление. Весь воздух создает аэродинамическую силу, которая по определению разделена на компоненты подъемной силы и сопротивления. Меньший AR означает большее отклонение меньшего количества воздуха при той же подъемной силе, а большее отклонение означает больший наклон аэродинамической силы назад. Направленная назад составляющая этой силы (без составляющих, связанных с трением) представляет собой индуктивное сопротивление.
@ Youda008: Большая хорда означает только то, что на один и тот же воздух можно воздействовать через более длинный путь потока. Это означает больший подъем, но также и больший наклон назад. Больший размах может воздействовать на большее количество воздуха, которому требуется меньшее отклонение для создания той же подъемной силы. Меньше отклонение = меньше наклон назад = меньше индуктивное сопротивление. Если это не поможет, я не в своем уме, чтобы объяснить это.
О, ЭТО была недостающая головоломка. То есть расширение крыла по хорде равносильно увеличению угла атаки или выпуску закрылков?
@ Youda008: Я предпочитаю говорить «удлинение хорды крыла», но да, это примерно эквивалентно.

Что ж, давайте соберем эти кусочки вашего разума и разберемся с этим.

CDtotal = CDo + Clsquared/pi xex AR

Читая сайт НАСА выводится следующее.

  1. CDo — это нулевое сопротивление подъемной силы, практически все, кроме того, что создает подъемную силу. Для простоты они учитывают только индуктивное сопротивление крыла, хотя сопротивление фюзеляжа и хвостового оперения будет меняться в зависимости от угла атаки.

  2. Остальное - индуктивное сопротивление крыла. Сопротивление увеличивается с увеличением Cl в квадрате, большее сопротивление является результатом большей подъемной силы. Сопротивление уменьшается с увеличением AR. Посмотрите на планер.

Почему увеличенное удлинение делает крыло более эффективным (больше подъемной силы на единицу тяги) при той же площади? Просто потому, что в конце крыла есть «утечка» давления, из-за чего оно создает меньшую подъемную силу на единицу площади, чем остальная часть крыла. Чем меньше хорда законцовки крыла по отношению к площади крыла, тем меньше процент этой потери подъемной силы по отношению к общей подъемной силе. Таким образом, крыло с меньшим удлинением равной площади нуждается в более высоком УА для создания той же подъемной силы, создавая большее сопротивление (и более энергичные вихри). Самолет должен добавлять больше мощности для поддержания скорости, поэтому крыло с большим удлинением более эффективно. Вот как соотношение сторон связано с сопротивлением, и почему его значение находится в знаменателе.

Помните, что вихри – это РЕЗУЛЬТАТ создания подъемной силы. Они буквально являются выражением того, сколько энергии пролетающее крыло передало воздуху. Подъемная сила показывает, насколько эффективно использовалась энергия движения воздуха. Перетаскивание = тяга!

Наконец, крыло, которое охватывает всю аэродинамическую трубу, было бы полезно, чтобы сосредоточиться на характеристиках формы аэродинамического профиля при различных углах атаки и обеспечить «бесконечную» точку данных AR для сравнения с диапазоном AR, подлежащим тестированию.

Как влияет удлинение крыла на подъемную силу и сопротивление?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v